手机信号放大器由天线，射频双工器，低噪声放大器，混频器，ESC衰减器，滤波器，功率放大器和其他组成向上或向下放大链路的模块组成。手机信号放大器工作的基本原理是：使用前向天线将基站的下行链路信号接收到中继器中，通过低噪声放大器放大有用信号，抑制信号中的噪声信号，并改善信号质量和信噪比（S / N）; 然后下变频为中频信号，经滤波器滤波，经手机信号放大器的中频放大，然后上移并上变频为射频，由功率放大器放大，然后从后向天线传输到移动电话站; 同时，使用后向天线接收移动台的上行信号，由上行放大链路沿相反的路径进行处理。
也就是说，手机信号放大器通过低噪声放大器，下变频器，滤波器，中间放大器，上变频器和功率放大器，然后发送到基站。从而实现基站与移动台之间的双向通信。
手机信号放大器的出现是由于中国移动通信产业的快速发展，移动通信用户也持续增长，甚至蜂窝规划越来越小，基站位置越来越低。另一方面，随着城市建设的发展，高层建筑不断涌现。基于无线传播的阴影效应，将在这些高层建筑物的后面或中间形成移动通信的信号死区。这边是手机信号放大器的市场。
另外，在蜂窝移动通信基站的建造过程中，为避免受到相邻小区的干扰，其天线辐射场方向图的主瓣具有大的下倾角，因此高层建筑物的上部通常不能接收信号。这是手机信号放大器便派上用场了。
此外，由于建筑物对电磁波的屏蔽作用，在一些封闭的大型建筑物中，例如隧道，地铁，地下购物中心，停车场，旅馆和办公楼中，不能正常接收移动通信信号。
以上种种原因都是手机信号放大器发展到如今的重要原因。